DE102008045903B4 - Motor vehicle with mechanism for moving a flap - Google Patents
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Abstract
Kraftfahrzeug (10) mit einer Klappe (12), die von einer Geschlossenstellung gegen die Schwerkraft in eine Offenstellung verbringbar ist, wobei ein Hilfskörper (24) bereitgestellt ist, der um eine Drehachse (28) drehbar ist, wobei an dem Hilfskörper (24) in einem Anlenkpunkt (26) eine Koppelstange (22) angelenkt ist, die mit der Klappe (12) gekoppelt ist, gekennzeichnet durch Mittel (32) zum Unterstützen des Verbringens der Klappe (12) in die Offenstellung, durch die der Hilfskörper (24) an einem von einer ersten Verbindungslinie (36), die von einem Punkt auf der Drehachse (28) senkrecht weg zum Anlenkpunkt (26) verläuft, beabstandeten Angriffspunkt (30) mit Kraft beaufschlagbar ist oder beaufschlagt wird.Motor vehicle (10) having a flap (12) which can be moved from a closed position against gravity into an open position, wherein an auxiliary body (24) is provided, which is rotatable about an axis of rotation (28), wherein on the auxiliary body (24) in a pivot point (26) a coupling rod (22) is articulated, which is coupled to the flap (12), characterized by means (32) for assisting the placement of the flap (12) in the open position, through which the auxiliary body (24) At one of a first connecting line (36) extending from a point on the axis of rotation (28) perpendicular to the pivot point (26), spaced engagement point (30) is acted upon or acted upon.
Description
Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Ein solches Kraftfahrzeug ist in der
Das Kraftfahrzeug weist somit eine Klappe auf, die von einer Geschlossenstellung gegen die Schwerkraft in eine Offenstellung verbringbar ist. Eine solche Klappe kann als Heckklappe oder Kofferraumdeckel ausgeführt sein. Hierbei kann die Klappe über ein Scharnier an einer Karosserie des Kraftfahrzeugs angelenkt sein. Dadurch wird eine Drehachse definiert, um die die Klappe verschwenkbar ist. Die Drehachse verläuft typischerweise parallel zur Fahrzeugquerachse, also bei ebenerdig stehendem Kraftfahrzeug horizontal. Die Erfindung ist jedoch auch dann anwendbar, wenn die Klappe um eine Achse verschwenkbar ist, die bis zu 35%, bevorzugt jedoch höchstens bis zu 15% gegenüber der horizontalen Stellung verkippt ist. Die Erfindung ist auch dann anwendbar, wenn die Klappe nicht an einem Scharnier angelenkt ist.The motor vehicle thus has a flap which can be moved from a closed position against gravity into an open position. Such a flap can be designed as a tailgate or trunk lid. In this case, the flap can be articulated via a hinge to a body of the motor vehicle. As a result, an axis of rotation is defined about which the flap is pivotable. The axis of rotation typically runs parallel to the vehicle transverse axis, ie horizontally when the vehicle is at ground level. However, the invention is also applicable when the flap is pivotable about an axis which is tilted up to 35%, but preferably at most up to 15% relative to the horizontal position. The invention is also applicable when the flap is not hinged to a hinge.
Zu einem gattungsgemäßen Kraftfahrzeug gehört im Regelfall auch ein motorischer Antrieb, also ein (Elektro-)Motor, der um eine Kupplung sowie ein Getriebe ergänzt sein mag. Der Motor soll über einen Mechanismus mit der Klappe gekoppelt sein, um diese zu bewegen.To a generic motor vehicle usually also includes a motor drive, so a (electric) motor, which may be supplemented by a clutch and a transmission. The engine should be coupled with the flap via a mechanism to move it.
Im Fachgebiet hat man sich intensiv mit der Ausgestaltung eines solchen Mechanismus auseinandergesetzt.In the field of research one has intensively dealt with the design of such a mechanism.
Bei herkömmlichen Konstruktionen wirkt der Antrieb auf die Elemente eines Scharniers ein. Eine solche Konstruktion ist beispielsweise in der
Aus der
Eine aus der
Eine weitere Konstruktion stellt die
In der
Die
Die
In der gattungsbildenden
Damit die Fahrzeugentwickler eine größere Freiheit beim Entwurf eines Kraftfahrzeugs haben, wäre es wünschenswert, wenn durch den Mechanismus, über den auf eine Klappe (Heckklappe, Kofferraumdeckel) eingewirkt wird (z. B. durch einen Motor), die Möglichkeit bestünde, eine solche Klappe bereitzustellen, die eine besonders große verschwenkbare Länge hat, z. B. von bis zu 1,30 m und 1,40 m. Die oben genannten und auch weitere Mechanismen des Standes der Technik sind nicht geeignet, die bei einer derart großen und daher auch (um z. B. 40 kg) schweren Klappe notwendigen Momente von bis zu 300 Nm zum manuellen oder motorischen Öffnen oder Schließen zu realisieren Die Mechanismen versagen entweder bei Momenten oberhalb einer vorbestimmten Grenze, oder die Motoren müssten übermäßig leistungsfähig ausgebildet werden und nähmen daher besonders viel Platz in Anspruch. Zudem wäre es wünschenswert, wenn die Motoren und Mechanismen an solchen Stellen bereitgestellt wären, an denen sie besonders wenig stören, z. B. in einem durch eine Heckklappe oder einen Kofferraumdeckel offenbaren Kofferraum dort angeordnet werden können, wo sie das Einbringen von Gegenständen in den Kofferraum nicht oder nur unwesentlich behindern.In order for vehicle designers to have greater freedom in designing a motor vehicle, it would be desirable to have such a door by the mechanism acted on by a flap (tailgate, decklid) (eg, by an engine) to provide, which has a particularly large pivotable length, z. B. up to 1.30 m and 1.40 m. The above-mentioned and also other mechanisms of the prior art are not suitable for realizing the moments of up to 300 Nm necessary for manual or motorized opening or closing with such a large and therefore also (for example 40 kg) heavy flap The mechanisms either fail at moments above a predetermined limit, or the motors would have to be overly powerful and therefore take up extra space. In addition, it would be desirable if the motors and mechanisms were provided at those locations where they are particularly inconvenient, e.g. B. in a revealable by a tailgate or a trunk lid trunk can be located where they do not obstruct the introduction of objects in the trunk or only slightly.
Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Mechanismus bereitzustellen, über den auch eine besonders schwere Klappe eines Kraftfahrzeugs bewegt werden kann.It is therefore an object of the present invention to provide a mechanism by which a particularly heavy flap of a motor vehicle can be moved.
Die Aufgabe wird durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst.The object is achieved by a motor vehicle having the features according to claim 1.
Erfindungsgemäß gibt es somit Mittel zum Unterstützen des Verbringens der Klappe in die Offenstellung. Diese beaufschlagen den Hilfskörper an einem nicht in der Verbindungslinie zwischen Drehachse und Anlenkpunkt liegenden Angriffspunkt mit Kraft, entweder ständig oder im Betrieb. Diese (erste) Verbindungslinie wird als Verbindungslinie definiert, die vom Anlenkpunkt senkrecht auf einem entsprechenden Punkt auf der Drehachse auftrifft.Thus, according to the invention, there are means for assisting the placement of the flap in the open position. These act on the auxiliary body at a non-lying in the connecting line between the axis of rotation and articulation point with force, either constantly or during operation. This (first) connecting line is defined as a connecting line which impinges on the pivot point perpendicular to a corresponding point on the axis of rotation.
Wenn ein automatisches Öffnen und Schließen erwünscht ist wird ein Motor an der Drehachse angreifen, um den Hilfskörper zu drehen. Ein Antrieb unterstützt den Öffnungsvorgang sinnvollerweise zusätzlich zu den Mitteln zum Unterstützen, wenn viel Kraft zum Öffnen der Klappe aufgebracht werden muss.When automatic opening and closing is desired, a motor will engage the rotation axis to rotate the auxiliary body. A drive usefully supports the opening operation in addition to the means for assisting when a lot of force has to be applied to open the flap.
Dadurch, dass Mittel zum Unterstützen des Öffnungsvorgangs bereitgestellt sind, kann dieser Motor aber grundsätzlich auch entfallen oder kleiner ausgelegt werden, er muss jedenfalls nicht übermäßig leistungsfähig sein. Die Definition der Platzierung des Angriffspunkts bedingt, dass der Hilfskörper nicht lediglich als geradliniger Stab oder einfacher Schwenkarm wie in der gattungsbildenden
Damit die Hebelwirkungen von den Mitteln zum Unterstützen auf den Hilfskörper einerseits und gegebenenfalls vom Motor auf den Hilfskörper andererseits geeignet gewählt und insbesondere gegebenenfalls ausreichend unterschiedlich sind, liegt der Angriffspunkt bevorzugt um mindestens 5 cm und besonders bevorzugt um mindestens 10 cm von der ersten Verbindungslinie entfernt.So that the leverage effects of the means for assisting on the auxiliary body on the one hand and possibly selected by the engine on the auxiliary body on the other hand, and in particular possibly sufficiently different, the point of application is preferably at least 5 cm and more preferably at least 10 cm from the first connecting line.
Der Angriffspunkt wird nicht ausschließlich durch den Abstand zur Verbindungslinie definiert, sondern auch durch die Länge einer von dem Endpunkt der ersten Verbindungslinie auf der Drehachse weg zum Angriffspunkt der Mittel zum Unterstützen am Körper verlaufenden zweiten Verbindungslinie, die Länge einer vom Angriffspunkt zum Anlenkpunkt der Koppelstange am Hilfskörper verlaufenden dritten Verbindungslinie und das Verhältnis dieser beiden Längen festgelegt. Das genaue Aussehen eines so entstandenen Dreiecks kann Gegenstand eines Optimierungsproblems sein. Typische Lösungen eines solchen Optimierungsproblems beinhalten, dass das durch die drei Verbindungslinien entstandene Dreieck keinen Innenwinkel aufweist, der kleiner als 30° ist, das Dreieck ist also kein spitzwinkliges Dreieck. Optimierungsprobleme haben außerdem gezeigt, dass der von der ersten Verbindungslinie und der zweiten Verbindungslinie eingeschlossene Winkel eine gewisse Mindestgröße haben sollte, damit die Hebelwirkungen optimal sind. Dieser Winkel ist daher bevorzugt größer als 45°, besonders bevorzugt größer als 60°. Dieser Winkel ist insbesondere größer als der von der ersten Verbindungslinie und der dritten Verbindungslinie eingeschlossene Winkel, eine Senkrechte auf der ersten Verbindungslinie, die den Angriffspunkt durchläuft steht daher auf der Verbindungslinie näher an der Drehachse des Hilfsköpers als am Anlenkpunkt.The point of application is not defined solely by the distance to the connecting line, but also by the length of a second connecting line extending from the end point of the first connecting line on the axis of rotation to the point of application of the means for supporting the body, the length of a point of contact to the coupling rod on Auxiliary body extending third connecting line and the ratio of these two lengths set. The exact appearance of a resulting triangle may be the subject of an optimization problem. Typical solutions to such an optimization problem include that the triangle formed by the three connecting lines does not have an internal angle which is smaller than 30 °, so the triangle is not an acute-angled triangle. Optimization problems have also shown that the angle included by the first connecting line and the second connecting line should have a certain minimum size in order for the leverage effects to be optimal. This angle is therefore preferably greater than 45 °, particularly preferably greater than 60 °. This angle is in particular greater than the angle enclosed by the first connecting line and the third connecting line, a vertical line on the first connecting line which passes through the point of attack therefore stands closer to the axis of rotation of the auxiliary body on the connecting line than at the point of articulation.
Als Mittel zum Unterstützen kann eine einfache Feder vorgesehen sein. Beim Öffnen von Klappen haben sich hierbei Gasfedern als preisgünstig und wegen ihrer Funktion als Dämpfungselement auch als vorteilhaft erwiesen. Eine Gasfeder kann zu einem Federbein erweitert werden, dann befindet sich eine mechanische Feder in einer Hülle, durch die auch die Gasfeder gebildet wird. Die Gasfeder dämpft hierbei die Bewegung bis zur Offenstellung, die die mechanische Feder aufprägt. Gleichzeitig kommt der größere Kraftanteil von der kaum temperaturempfindlichen mechanischen Feder.As a means for supporting a simple spring may be provided. When opening flaps this gas springs have proven to be inexpensive and because of their function as a damping element also advantageous. A gas spring can be extended to a strut, then there is a mechanical spring in a shell through which the gas spring is formed. The gas spring dampens the movement up to the open position, which imprints the mechanical spring. At the same time, the greater proportion of force comes from the hardly temperature-sensitive mechanical spring.
Anstelle einer Feder können die Mittel zum Unterstützen jedoch auch einen motorischen Antrieb umfassen. Dann kann auf den an der Drehachse angreifenden Motor insbesondere sogar auch bei schweren zu öffnenden Klappen verzichtet werden. Während der von den Mitteln zum Unterstützen verschiedene Motor eine Drehbewegung erzeugt, kann der motorische Antrieb der Mittel zum Unterstützen eine lineare Bewegung eines Elements bewirken, z. B. einer Schubstange. Die Mittel zum Unterstützen können insbesondere einen Spindelantrieb umfassen, der motorische Antrieb also eine Spindel und eine Spindelmutter umfassen. Bei einem Spindelantrieb wird entweder die Spindelmutter, welche ein Innengewinde aufweist, festgehalten und gedreht, so dass sich die mit einem Außengewinde versehende Spindel linear fortbewegt, oder umgekehrt wird die Spindel festgehalten und gedreht, so dass sich die darauf aufsitzende Spindelmutter fortbewegt. Bei der Ausgestaltung des Spindelantriebs kann auf Techniken aus dem Stand der Technik zurückgegriffen werden. Wenn der motorische Antrieb eine lineare Bewegung eines Elements bewirkt, sollte der motorische Antrieb schwenkbar gelagert sein, und das zu den Mitteln zum Unterstützen zugehörige Element, das am Angriffspunkt angreift, sollte dort ebenfalls drehbar gelagert sein. Bei einer linearen Bewegung wird an sich eine gleichmäßige Kraftwirkung hervorgerufen, wobei sich durch das Verkippen des Hilfskörpers die für das Moment wirksame Hebellänge ändert. Durch geeignete Platzierung des motorischen Antriebs mit dem sich linear bewegenden Element können die auf die Klappe wirkenden Momente optimal in Abhängigkeit vom Öffnungsgrad der Klappe eingestellt werden.However, instead of a spring, the means for assisting may also include a motor drive. Then can be dispensed with the attacking on the axis of rotation engine especially even with heavy opening flaps. While the motor other than the means for assisting generates a rotational movement, the motor drive of the means for assisting can cause a linear movement of an element, e.g. B. a push rod. The means for supporting can in particular comprise a spindle drive, the motor drive thus comprise a spindle and a spindle nut. In a spindle drive, either the spindle nut, which has an internal thread, is held and rotated so that the spindle provided with an external thread moves linearly, or vice versa, the spindle is held and rotated so that the spindle nut resting on it moves on. In the design of the spindle drive can be made of prior art techniques. If the motor drive causes a linear movement of an element, the motor drive should be pivotally mounted, and the associated with the means for supporting element which acts on the point of attack, there should also be rotatably mounted. In a linear motion is in itself a uniform force effect caused by the tilting of the auxiliary body, the effective for the moment lever length changes. By suitable placement of the motor drive with the linearly moving element, the torques acting on the flap can be optimally adjusted depending on the degree of opening of the flap.
Um die rechnerisch ermittelten Hebelwirkungen konstruktiv besonders leicht umzusetzen, lässt sich der Hilfskörper mit einer ebenen Oberfläche ausgestalten (welche Aussparungen aufweisen kann). Der Motor, die Koppelstange und die Mittel zum Unterstützen können dann jeweils und bevorzugt sämtlich neben den Hilfskörper im Bereich seiner ebenen Oberfläche greifen und von der Seite her, zu der diese Oberfläche weist, am Hilfskörper angreifen. Dies ist insbesondere möglich, wenn von der ebenen Oberfläche Zapfen herausstehen, an denen die Koppelstange bzw. die Mittel zum Unterstützen angelenkt sind, oder die mit einer vom Motor gedrehten Welle gekoppelt sind.In order to implement the computationally determined lever effects structurally particularly easily, the auxiliary body can be designed with a flat surface (which can have recesses). The motor, the coupling rod and the means for supporting can then and in each case preferably and in addition to the auxiliary body in the region of its flat surface engage and attack from the side to which this surface, the auxiliary body. This is possible in particular when pins protrude from the flat surface on which the coupling rod or the means for supporting are articulated, or which are coupled to a shaft rotated by the motor.
Der gesamte Mechanismus kann klein ausgelegt werden, wenn er beidseitig am Kraftfahrzeug jeweils vorgesehen ist. Die einzelnen Motoren bzw. Antriebe können dann insbesondere gut untergebracht werden.The entire mechanism can be made small if it is provided on both sides of the motor vehicle respectively. The individual motors or drives can then be accommodated particularly well.
Durch die Erfindung wird es auch ermöglicht, eine solche Klappe (insbesondere als Heckklappe) einzusetzen, die senkrecht zur Fahrzeugquerachse (typischerweise senkrecht zur Schwenkachse) eine Länge von mindestens 1,15 m, bevorzugt von mindestens 1,20 m, besonders bevorzugt von mindestens 1,25 m und ganz besonders bevorzugt von mindestens 1,30 m hat. Dies eröffnet den Fahrzeugkonstrukteuren neue Möglichkeiten: Sie können ein anderes Aussehen des Kraftfahrzeugs aus ästhetischen oder auch aerodynamischen Gründen vorsehen.The invention also makes it possible to use such a flap (in particular as a tailgate) which is perpendicular to the vehicle transverse axis (typically perpendicular to the pivot axis) a length of at least 1.15 m, preferably of at least 1.20 m, more preferably of at least 1 , 25 m and most preferably of at least 1.30 m. This opens up new possibilities for the vehicle designers: they can provide a different appearance of the motor vehicle for aesthetic or aerodynamic reasons.
Der erfindungsgemäße Mechanismus ermöglicht es, wenn die Klappe um eine (z. B. durch ein Scharnier) definierte Achse verschwenkbar ist, an einer solchen Stelle an der Klappe anzugreifen, die um einen Abstand aus dem Intervall von 120 bis 400 mm, bevorzugt aus dem Intervall von 150 bis 250 mm und besonders bevorzugt aus dem Intervall von 180 bis 220 mm von der Achse beabstandet ist. Bei einem solchen fernab von der Schwenkachse liegenden Angriffspunkt müssen nicht übermäßig große Kräfte aufgebracht werden, damit ein zum Klappenöffnen ausreichendes Moment erzeugt wird. Der Mechanismus erlaubt das Durchlaufen des hierfür notwendigen Verschwenkweges.The mechanism according to the invention makes it possible, when the flap is pivotable about an axis defined (eg by a hinge), to engage at such a position on the flap which is spaced from the interval of 120 to 400 mm, preferably from Interval of 150 to 250 mm and more preferably spaced from the interval of 180 to 220 mm from the axis. In such a far away from the pivot axis attack point not excessive forces must be applied so that sufficient for opening the flap torque is generated. The mechanism allows the passage of the necessary Verschwenkweges.
Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung beschrieben, wobeiHereinafter, a preferred embodiment of the invention will be described with reference to the drawing, wherein
In einem im Ganzen mit
Während die Heckklappe
While the
Am Punkt
Ein Öffnen der Heckklappe
In der Geschlossenstellung der Heckklappe
Die
Der Antrieb
Die Koppelstange
Die Gasfeder
Die Erfindung ist vorliegend bei einer Heckklappe
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EP2161399A2 (en) | 2010-03-10 |
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